【C++ 程序】数字推盘游戏（15-puzzle）

这个游戏我认为是很考验思维含量的，毕竟登上了最强大脑的舞台。
然而写这个程序也累（主要有一个大bug没找出来，详见后面的分析）。

EasyX 图形界面版：【C++ 程序】数字推盘游戏（15-puzzle）（EasyX图形界面）

程序

//This is a simple 15-puzzle game.#include <iostream>
#include <vector>
#include <Windows.h>
#include <string>
#include <random>
#include <ctime>
#include <conio.h>
using namespace std;int sx = 3, sy = 3; // int connot be replaced by unsignedvector<vector<char>> p = {{'1','2','3','4'},{'5','6','7','8'},{'9','A','B','C'},{'D','E','F',' '}};vector<vector<char>> p0 = p; // the finished statevoid change(int n)
{switch (n){case 1: // upif (sx + 1 <= 3){p[sx][sy] = p[sx + 1][sy];p[sx + 1][sy] = ' ';++sx;}break;case 2: // downif (sx - 1 >= 0){p[sx][sy] =  p[sx - 1][sy];p[sx - 1][sy] = ' ';--sx;}break;case 3: // leftif (sy + 1 <= 3){p[sx][sy] = p[sx][sy + 1];p[sx][sy + 1] = ' ';++sy;}break;case 4: // rightif (sy - 1 >= 0){p[sx][sy] = p[sx][sy - 1];p[sx][sy - 1] = ' ';--sy;}break;default:break;}
}void input()
{char c1 = _getch();char c2 = _getch();switch (c2){case 72: // upchange(1);break;case 80: // downchange(2);break;case 75: // leftchange(3);break;case 77: // rightchange(4);break;default:break;}
}void random_start() // create a random plate
{   default_random_engine random;vector<int> ivec;for (int i = 0; i != 400; i++)ivec.push_back(random() % 4 + 1);srand((unsigned)time(NULL));int ran = rand() % 200; // generate a random number ranging from 0 to 199for (int i = ran; i != ran + 200; i++) // make 200 moveschange(ivec[i]);if (sx == 0) change(1);if (sx == 1) change(1);if (sx == 2) change(1);if (sy == 0) change(3);if (sy == 1) change(3);if (sy == 2) change(3); // move the empty place to p[3][3]
}void print(vector<vector<char>> q)
{for (int i = 0; i != 4; i++){for (int j = 0; j != 4; j++)cout << "|" << q[i][j];cout << "|" << endl;}
}int main()
{HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);CONSOLE_CURSOR_INFO cci;GetConsoleCursorInfo(hOut, &cci);cci.bVisible = FALSE;SetConsoleCursorInfo(hOut, &cci);// The five lines above are used to hide the Console Cursor.    cout << "This is a simple 15-puzzle game.\nProgrammer:Teddy van Jerry" << endl;random_start();cout << "\nYou can move the number ranging from 1 to F using ↑,↓,←,→.\n" << endl;print(p);cout << "\nNow you have 10 seconds to get ready. After that, we will begin.\n" << endl;for (int i = 10; i != 0; i--){cout << i;Sleep(1000); // wait for a second;cout << " ";}cout << "Go!\n" << endl;long time_start = clock(); // the starting pointunsigned cnt = 0;while (p != p0) // when it's unfinshed{input();print(p);cout << "\n" << endl;++cnt;}long total_time = clock() - time_start;int min = total_time / 60000;int second = (total_time % 60000) / 1000;string zero = (second < 10) ? "0" : "";cout << "You made it!" << endl;cout << "You made " << cnt << " moves. ";cout << "The total time is " << min << "'" << zero << second << "\"." << endl;cout << "\nALL RIGHTS RESERVED (c) 2020 Teddy van Jerry" << endl;char anything;cin >> anything;return 0;
}//Copyright :2020 Teddy van Jerry

输出示例

分析

首先说最令人头疼的bug！一直是以下错误：

然后发现问题就在move()函数中，好久之后发现move()是overloaded，改成change()还是错的，又搞了好久好久（一共已经两个多小时了），考虑了各种各样的情况，重看了不知道多少遍，最终忽然发现一切都是unsigned造成的。虽然空位的坐标不可能为负，但是在change()函数中判断是否为合法输入时有-1的操作，（事实上移到右边就对了）因为unsigned在0时-1就会翻上去一轮，就是很大很大的值，判断一定成立，因而就会有vector subscript out of range。

注意151行输出"要用转义字符\。
其他的类似于贪吃蛇游戏中问题，可以举一反三。
编写注意：随机生成初始状态时注意 n-puzzle 问题的无解情况，即要求逆序对数必须为偶数（数学证明详见我的博客【离散数学】 MIT 6.042J 笔记 - Lecture 3 Strong Induction）。所以这个程序中的随机生成采用了移动的方式，是肯定有解的。

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